时空手记

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关于生命起源的几个主流观点

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特创论(Theory of Special Creation)

特创论认为,地球上的生物都是由造物主(中国的女娲,基督教的上帝等)所创造的,物种一旦被创造出来就会永恒不变,最多只能在种的范围内变化。生物没有进化或适应的能力,并且物种之间是不相关的。

虽然特创论并没有科学依据,但是,直到今天仍有很多人支持它,因为它的基础是信仰,特创论既无法被证实也无法被证伪。

自然发生说(Theory of Sponataneous Generation/Abiogenesis Theory)

自然发生说认为,生命可以由非生命物质产生,或者由一些截然不同的物质产生。比如,中国荀子所说的“肉腐出虫,鱼枯生蠹”;在西方,曾经有人做过这样一个实验:将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中,静置于暗处,21天后发现瓶里出现了老鼠,他由此认为,是谷粒和衣服生出的老鼠。

直到19世纪,法国微生物学家巴斯德进行了著名的“鹅颈烧瓶”实验,证明了肉汤中的产生的生物并非生于肉汤,而是来自空气中原有的生物,这才让人们确信:生物只能源于生物,非生命物质绝对不能随时自发地产生新生命,而他的这一新观点,被称为“生生论”。

宇宙胚种论(Cosmozic Theory/Theory of Panspermia)

宇宙胚种论,是19世纪“生生论”的延续。宇宙胚种论认为,地球上最初的生命来自宇宙中其他星球。太空中的“生命胚种”随着陨石或其他途径跌落在地球表面,成为地球最初生命的起点。

不过宇宙胚种论有一些解释不了的问题:比如,胚种从一个星球移动到另外一个星球可能需要成千上万年的时间,生命在宇宙中进行如此长时间的迁移是否还能够存活?暴露在无氧和大量的宇宙射线之下千万年后,活的胚种是否还能在地球继续萌发?

化学进化论(Chemical Evolution Theory)

化学进化论认为,在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物,有机物可以发展为生物大分子和多分子体系,直到最后出现原始的生命体。化学起源说将生命的起源分为四个阶段(米勒实验)。

第一个阶段,由无机小分子生成有机小分子。氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等在原始地球环境(闪电、高温、紫外线、β射线、强光)作用下,生成氨基酸和有机酸等有机化合物。

第二个阶段,由有机小分子生成生物大分子。在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有机小分子,经过长期积累,相互作用,在适当条件下,通过缩合作用或聚合作用形成蛋白质分子和核酸分子。

第三个阶段,由生物大分子组成多分子体系。蛋白质、多肽、核酸和多糖等大分子,在合适的溶液中,能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴——团聚体,团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。(奥巴林团聚理论,福克斯的类蛋白微球理论)

第四个阶段,有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。

化学进化论的分支

陆相起源说

这一学说认为,在大陆火山附近,由于火山活动而造成地球表面的高温,和大陆无氧干燥的环境,是蛋白质和核酸形成的理想场所。火山附近的水池里可以产生大量氨基酸,当火山喷发时,水池干枯,氨基酸聚合成多肽等高聚物,火山喷发后的大雨又把高聚物带到海中,高聚物在海水中形成蛋白质、核酸。

海相起源说

这一学说认为,在原始海洋中,小分子氨基酸和核苷酸可以吸附在黏土等物质的活性表面,在适当的缩合剂存在时,可以缩合成高分子聚合物,继而产生团聚体和原始细胞。

深海烟囱起源说

科学家发现,在洋中脊,深海烟囱与炽热岩浆直接连通,喷出的热液中富含金属、硫化物,CO2、NH3、CH4和H2S等物质。海水在深海烟囱中经历了巨大的温度和化学梯度的变化,形成多种溶解物,包括原始生物化学物质。深海烟囱附近硫细菌的发现,为深海烟囱起源说提供了一定的证据支持。

深海烟囱起源理论是目前最流行、认同度最高的理论。

RNA世界假说(RNA World Hypothesis)

地球的“原始汤”中聚合成的大分子,如果想继续发展成可繁殖的生命,需要具备两个功能:(1)遗传信息自我复制(2)催化反应辅助自我复制。

RNA世界假说认为,在第一个细胞出现之前,大分子RNA是生命的主要形式,并且可能是唯一的形式。RNA在携带遗传信息的能力方面不如DNA,催化反应方面不如蛋白质。但RNA是唯一的既能携带遗传信息又可以成为功能分子的生物高分子化合物。因此,生命起源很可能是原始核苷酸经过亿万年的进化,形成了具有自我复制能力的RNA。这些RNA再在以后的亿万年进化过程中,逐渐将其携带遗传信息的功能传给了DNA,将其功能分子的功能传给了蛋白质。

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